AOF持久化 - 《Redis設計與實現》讀書筆記

阿新 • • 發佈：2021-08-11

AOF持久化：通過儲存Redis伺服器執行的寫命令來記錄資料庫狀態

AOF持久化的實現

AOF持久化的步驟：

寫命令追加到伺服器狀態的aof_buf緩衝區
此步驟由feedAppendOnlyFile函式完成

當AOF持久化功能處於開啟狀態時，伺服器在執行完一個命令之後，
會以協議格式將被執行的寫命令追加到伺服器狀態的aof_buf緩衝區的末尾
將aof_buf中的內容寫入到記憶體緩衝區aof檔案
同步記憶體緩衝區的aof檔案資料到磁碟的aof檔案
步驟2和步驟3由flushAppendOnlyFile函式完成

伺服器配置appendfsync選項的值直接決定aof持久化功能的效率和安全性(flushAppendOnlyFile函式的行為)

appendfsync選項的值	flushAppendOnlyFile函式的行為
always	將aof_buf緩衝區中的所有內容`寫入並同步`到AOF檔案效率最慢，安全性最強(只會丟失一個事件迴圈中所產生的命令資料)
everysec(預設值)	將aof_buf緩衝區中的所有內容`寫入`到AOF檔案，`如果上次同步AOF檔案的時間距離現在超過一秒鐘，那麼啟動一個執行緒開始對AOF檔案進行同步` 效率足夠快，安全性較好(只會丟失一秒的命令資料)
no	將aof_buf緩衝區中的所有內容`寫入`到AOF檔案，`由作業系統決定對AOF檔案何時進行同步` 寫入速度最快，同步時間最長，安全性較差(丟失上次同步AOF檔案之後的所有寫命令資料)

⚠️注意⚠️：
為了提高檔案的寫入和效率，在作業系統中，當用戶呼叫write函式，
將一些資料寫入到檔案的時候，作業系統通常會將寫入資料暫時儲存在一個記憶體緩衝區裡面，
等到緩衝區的空間被填滿或者超過了指定的時限之後，才真正地將緩衝區中的資料寫入到磁盤裡面

由此導致資料儲存在記憶體緩衝區的資料有可能丟失，
為此，作業系統提供了fsync和fdatasync兩個同步函式，
強制讓作業系統立即將緩衝區的資料寫入到磁盤裡面，從而保證資料的安全性

在Linux作業系統中，Redis用fdatasync作為強制同步函式
其餘作業系統中，Redis用fsync作為強制同步函式

AOF檔案的載入

伺服器只要讀入並重新執行一遍AOF檔案裡面儲存的寫命令，就可以還原伺服器關閉之前的資料庫狀態

讀取AOF檔案並還原資料庫狀態的步驟：

建立一個不帶網路連線的偽客戶端
Redis的命令只能在客戶端上下文中執行
從AOF檔案中分析並讀取出一條寫命令
使用偽客戶端執行被讀出的寫命令
一直執行步驟2和步驟3，直到AOF檔案中給所有的寫命令都被處理完畢為止

AOF重寫

AOF檔案重寫

建立一個新的資料庫狀態相同的AOF檔案替代現有的AOF檔案，去掉浪費空間的冗餘命令，從而新的AOF檔案的體積　<= 舊AOF檔案體積

實現原因: 為了解決隨著伺服器執行時間越長，AOF檔案體積膨脹的問題，

實現原理: 從資料庫中讀取鍵現在的值，然後用一條命令去記錄鍵值對，代替之前記錄這個鍵值對的多條命令

⚠️注意⚠️：

為了避免在執行命令時造成客戶端輸入緩衝區溢位，重寫程式在處理列表、雜湊表、集合、有序集合這四種可能會帶有多個元素的鍵時，會先檢查鍵所包含的元素數量，如果鍵所包含的元素數量超過了src/server.h/AOF_REWRITE_ITEMS_PER_CMD常量的值，Redis 6.2版本的值為64，那麼重寫程式將使用多條命令來記錄鍵的值，而不單單使用一條命令